光纤通信 分题型复习 前言
水平有限，仅供参考。如有错误，敬请纠正。 （一）选择填空判断或名词解释 第一章
1、利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。
2、属于光波范围之内的电磁波主要包括紫外线、可见光和红外线。目前光纤通信使用的工作波长0.85μm（损耗2dB/km）,1.31μm（损耗0.5dB/km）和1.55μm（损耗0.2dB/km）（0.8~1.8μm），对应的频率是167~375THz。 3、光纤通信系统的形式：强度调制/直接检波（IM/DD），主要由光发射机，光纤，光接收机，及光中继器组成。（光发射机将电信号转化成光信号耦合进光纤，光接收机将光信号转换成电信号，中继器分为光-电-光和光层上直接进行放大的光放大器）。
4、光纤通信优越性：1、传输频带宽，通信容量大，2、传输损耗小，中继距离长。3、抗电磁干扰能力强。4、光纤细，重量轻，制作资源丰富。 第二章
1、外层的折射率比内层低。折射率高的叫纤芯，其折射率为n1，直径为2a，折射率低的叫包层，其折射率为n2，直径为2b。n1>n2。
2、光纤的分类：1、按光纤横截面折射率分布不同：阶跃型光纤（均匀光纤）和渐变型光纤（非均匀光纤）。2、按纤芯中的传输模式:单模光纤 (直径较小，为4~10μm，纤芯较小，适合于大容量，长距离)，多模光纤（直径约为50μm，传输多种模式） 3、反射定律：θ1=θ1'，反射角=入射角。折射定律：n1 sinθ1=n2 sinθ2 。 4、全反射的条件： n1>n2； θc<θ1<90o 。 n1-n25、弱波导光纤：?? 。
n16、数值孔径:光纤捕捉光射线能力的物理量，用
NA
表示。
NA?sin?max?n12?n22?n12?
7、全反射形成导波的条件：sin??n12?n22 ，?是入射角。 n2?r??n2?a?，
?r??8、渐变型光纤的本地数值孔径：NA 9、光纤的自聚焦：渐变型光纤中，不同射线具有相同的轴向速度的现象。
10、截止：光纤中出现了辐射模时，即认为导波截止。
11、0 V2V212、阶跃型光纤的传输模数量：M?。渐变型光纤的传输模数量：Mmax?。 2413、单模光纤的特性参数：衰减系数??10Pilog，单位dB/km。 LPo14、其他常用单模光纤：1、色散位移单模光纤：在1.55μm处损耗最小（最小为0.2dB/km）在1.31μm时色散系数趋于零。2、非零色散光纤:工作波长在1.54~1.565μm，此区域色散值最小 3、色散平坦光纤：在整个光纤通信的长波段都保持低色散。4、色散补偿光纤：利用一段光纤来消除由于色散使得光脉冲发生的展宽的畸变。 15、光纤的损耗特性：吸收损耗和散射损耗。1、吸收损耗又分为本征吸收和杂质吸收。2、本征吸收有两个吸收带：紫外吸收带和红外吸收带。3、散射损耗分为线性或非线性。4、线性散射损耗主要包括瑞利散射和材料不均匀散射，非线性散射主要包括：受激拉曼散射和受激布里渊散射。 16、受激光散射效应是由于光纤材料等的缺陷，有可能使得光纤通过介质时发生散射；或当输入光功率很强时，任何介质对光的响应都是非线性的。 第三章 1、半导体光源：半导体激光器，半导体发光二极管。 2、光量子（光子）：E=hf；费米能级：电子占据各个能级的概率是不等的，占据低能级的电子多，占据高能级的电子少。（外层电子数多，能量少，内层电子数目少，能量高）。 3、激光器的工作原理：受激辐射必须大于受激吸收。粒子反转分布状态是使物质产生光放大的必要条件。激光振荡器包括以下三个部分：能够产生激光的工作物质，能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源，能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。 4、激光器的参量：平均衰减系数（放大的光能要足以抵消腔内的损耗）、增益系数、阈值条件。 5、光源的要求：1、光源的发光波长应符合光纤的低损耗窗口2、能长时间连续的工作3、与光纤的耦合效率高。4、光源的谱线宽度窄。5、寿命长，工作稳定。 6、P-N结外加正偏压后的能带分布：N区点子多，能量低，P区电子少，能量高。 7、半导体激光器的阈值特性，当I大于阈值电流才发出激光，I小于阈值电流发出的是荧光。温度特性，阈值电流随着温度的升高而加大。 8、I层：在P型材料和N型材料之间加一层轻掺杂的N型材料（掺了低浓度的+3价）加速作用。 9、光检测器的特性：响应时间:光电流随入射光信号变化的快慢。暗电流：在无光的情况下，光电检测器输出的电流。 10、光纤拉曼放大器通常采用反向泵浦方式，可以分为分立式RFA和分布式RFA。其工作原理是基于非线性光学效应。 11、光纤式定向耦合器参数：隔离度A：A1,4=-10lg(P4/P1)(dB),一般情况下要求A>20dB。插入损耗L=-10lg（(P2+P3)/P1)。一般情况下要求L≤0.5dB。分光比T等于两个输出端口的光功率之比即为P3/P2。 12、光隔离器的基本原理是法拉第旋转效应。 13、波长转换器的功能：能够使信号从一个波长转换到另一个波长的器件。 14、波分复用器（WDM）：在一根光纤中能同时传输多波长光信号的技术。 第四章 1、强度调制-直接检波IM-DD，在光通信系统中无法传输HDB3码。HDB3有三种状态。 2、对光发射机的要求：(1)光源的发光波长要合适，与0.85μm、1.31μm、1.55μm三个波长相适应。(2)合适的输出光功率（3）较好的消光比：EXT=全0码时的平均输出功率/全1码时的平均输出功率，一般要求EXT≤10％.(4)调制性好 3、光中继器 接收机+发射机 4、激光器的谱线特性：普通激光器工作在直流或低码速的情况下，具有良好的单纵模（单 频）谱线。 5、接收机噪声：散粒噪声和热噪声。 第五章 1、SDH网是由一些SDH的网络单元组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。 2、网络节点接口是表示网络节点的接口，同步数字体系的速率最为基础的模块信号STM-1其速率是155.520Mbit/s，更高等级的STM-N信号速率是STM-1的N倍，N=1,4,16,54,256等。 3、一般帧结构分为3个区域：段开销(SOH)区，信息净负荷区和管理单元指针（AU-PTR），段开销：为了保证信息正常传送而供网络运行、管理和维护所使用的附加字节。信息净负荷区：用于通道监视，管理和控制的通道开销组成。管理单元指针：用来指示净负荷中信息起始字节的位置。9*270*8/125*10-6=155.520 4、SDH的特点：SDH网络由一系列的SDH网元（NE）组成的，有全世界统一的网络节点接口，有一套标准化的信息结构等级，有一种块状帧结构，有一套特殊的复用结构。 5、STM-N帧结构的过程都必须经过映射、定位和复用三大关键步骤。SDH复用结构由一系列复用单元组成，常用的有容器(C){主要完成PDH与VC之间的适配功能}、虚容器(VC){用来支持SDH通道层连接的信息结构}、支路单元(TU){为低阶通道层和高阶通道层提供适配功能}、管理单元(AU){用来指示该高阶VC在STM-N中的位置} 6、SDH光传输系统结构分为点到点链状线路系统和环路系统。SDH网元有终端复用器，分叉复用器，DXC数字交叉连接器，再生中继器。 7、SDH传送网分层分为电路层网络，通道层网络，传输媒质层网络。 8、SDH网络的保护—自愈功能，它是指当网络出现故障时，能够在无需人为干预的条件下，在极短的时间内从失效状态自动恢复所携带的业务。有两种方式，(1)自动线路倒换：最为简单的自愈形式，其结构有两种，即1∶n与1+1两种。(2)环路保护。 9、SDH网同步方式有主从同步方式、相互同步方式和准同步方式，大都数国家采取主从同步方式。 10、时钟电路的工作模式可以分为正常工作状态、保持工作模式和自由运行状态3种状态模式。 11、当频率>10HZ时的随机变化被称为抖动，反之为漂移。 第六章 1、光监控信道的接口参数：监控波长：1510nm。 2、波分复用结构：利用波长分割原理，将不同的SDH信号赋予不同的中心波长，这样不同波导可以同时共用一根光纤进行信息的传输。 3、WDM网络的关键设备有 (1)光差分复用器OADM(2)光数字交叉连接器OXC(3)光终端复用器OTM。光传送网分为光通道(OCH)层、光复用段(OMS)层和光传输断(OTS)层 4、OADM的功能：波长上、下话路的功能、具有波长转换的功能、具有光中继放大的功率平衡的功能、提供复用段和通道保护倒换功能、具有多业务接入功能。 5、OXC的实现方式：光线交叉连接、波长交叉连接和波长转换连接。 6、影响波分复用系统性能的因素，除系统性能的因素外，有：制作技术和成本限制、串扰影响、稳频、阻塞特性。 7、目前出现的1.6Tbit/s WDM系统中采用波长间插技术，使用C+L波段160个波长，其相邻波长间隔为50GHz。 8、OTN（光传送网）3种保护方式：线性保护、子网连接保护（ODUk SNC）和共享保护环。 9、WDM对光源和光电检测器的要求：一：对光源的要求：(1)激光器的输出波长保持稳定(2)激光器应具有比较大的色散容纳值(3)采用调制技术。二：对光检测器的要求：应具有多波